一种自升式平台基圆式抛锚方案设计方法与流程

1.本发明涉及海上油田自升式平台就位技术领域，更具体地说涉及一种自升式平台基圆式抛锚方案设计方法。


背景技术：

2.随着国家能源七年行动计划的展开，中海油加大了勘探开发力度。海上油田开发80％都是通过自升式平台完成的，自升式平台与导管架、生产平台对接作业后开展钻完井作业。自升式平台经过拖航、上线到达初就位位置，在初就位位置点桩，然后开展抛锚作业，一般抛4个锚，通过收放锚实现自升式平台逐步靠近对接物。由于海上油田区域存在水上水下设施和障碍物，抛锚会受到限制，并且出现了一些抛锚复杂情况，例如，抛锚角度和长度不合适锚抓力不足，抛锚剐蹭海底管线电缆造成停产甚至是生态污染，以及拴锚时对接物抗拉力不足，导致导管架和生产平台稳性受到影响。因此，如何做好就位作业时的抛锚设计和现场作业，是保证就位成功率和效率的前提。
3.现有技术是工程师利用autocad软件绘制抛锚方案，抛锚长度和角度的选取依靠工作经验，往往出现就位抛锚方案设计不符合实际需求、抛锚锚点与水上水下障碍物安全距离不满足要求等的情况，造成了抛锚方案设计不符合现场作业要求，无法保证海上大型设施安全。


技术实现要素：

4.本发明克服了现有技术中的不足，工程师利用autocad软件绘制抛锚方案，抛锚长度和角度的选取完全依靠工作经验，往往出现就位抛锚方案设计不符合实际需求、抛锚锚点与水上水下障碍物安全距离不满足要求等的情况，提供了一种自升式平台基圆式抛锚方案设计方法，该方法有助于在油田开发前期自升式平台就位作业时提供合理的抛锚位置、角度，提供合理的拉力，控制自升式平台不会碰撞对接物，保证海上大型设施就位作业安全，进而为后续钻井装置安全高效作业提供保障，为油田的高效开发和海上大型设施安全提供了技术支撑。
5.本发明的目的通过下述技术方案予以实现。
6.一种自升式平台基圆式抛锚方案设计方法，按照下述步骤进行：
7.步骤1，按照就位技术要求确定自升式平台与对接平台相对位置；
8.其中，自升式平台与对接平台相对位置由就位方案确定，技术要求在就位设计方案中确定；
9.步骤2，以自升式平台船体中心线与船尾交点为圆心，做半径700米的圆；
10.其中，自升式船体中心线是根据船体图纸绘制的船体简图的轴对称线；
11.步骤3，以自升式平台艏向为船体中心线方向，画出方向箭头，定义为艏向线；
12.步骤4，如果对接平台周围无水上水下障碍物，以步骤3得到的艏向线为起始，即0
°
，以步骤2得到的圆心为起点，引出4条线段，上述4条线段与船体中心线夹角分别为45
°
、
135
°
、225
°
和315
°
，上述4条线段与半径700米圆的交点即为抛锚点；
13.其中，艏向线与船体中心线重合，4条线段与艏向线夹角均为45
°
，4条线段的长度即为抛锚长度；
14.步骤5，如果对接平台周围海底有管线电缆，按照下述步骤进行：
15.1)重复步骤2，即以自升式平台船体中心线与船尾交点为圆心，做半径700米的圆，上述半径700米圆与若干管线、电缆相交；
16.2)以步骤3得到的艏向线为起始，即0
°
，以步骤2得到的圆心为起点，再引出4组线段，每组线段中包含两条线，第一组线段与船体中心线夹角分别为30
°
和60
°
，第二组线段与船体中心线夹角分别为120
°
和150
°
；第三组线段与船体中心线夹角分别为210
°
和240
°
，第四组线段与船体中心线夹角分别为300
°
和330
°
，如果每组上述线段与船体中心线所框出的范围内没有管线、电缆，则能够去掉上述这组线段中的两条线段；
17.3)以管线、电缆处于第一组线段角度范围为例，从30
°‑
60
°
弧线上任一点往管线、电缆引垂线，垂线段最长对应的弧点与圆心连线即为抛锚线和抛锚角度；
18.其中，管线、电缆不仅包括与对接平台相连的管线、电缆，还包括在以对接物为圆心，半径1-2两公里范围内途径的管线和电缆，每组线段角度差为30-35
°
，角度差即夹角；
19.步骤6，如果水上有生产平台等障碍物，重复步骤2、步骤3和步骤4，根据水上障碍物的位置，即自升式平台上的锚线与障碍物最近，则调整上述锚线，将上述锚线连接在障碍物的桩腿上，上述锚线与船体中心线夹角范围为30-60
°
；
20.其中，锚线连接到障碍物的桩腿上，要满足拉力校核，即被拴桩腿能够为锚线提供足够拉力。
21.在步骤5和步骤6中，抛锚点到管线、电缆的安全距离的选择方法如下：
22.1)抛锚点需要距离管线、电缆100米以上；
23.2)如果作业区域有明确要求，需要按照作业区的规定执行；
24.3)拖航就位标准中有规定，需要按照拖航就位标准执行。
25.在步骤4、步骤5和步骤6中，抛锚长度需要根据每个船的操船手册规定值进行抛锚长度设计。
26.本发明的有益效果为：有基圆作为基础和边界条件，限定了抛锚界限，在圆的范围内按照标准要求和实际情况进行抛锚设计，使得抛锚角度和长度更加合理、精准；
27.基圆下设计的抛锚角度，有利的避开了水上平台、水下管缆等障碍物，保护油矿区安全，避免锚头剐蹭管缆造成的油田停产和生态污染；
28.基圆下设计的抛锚角度和长度，都有利于锚头更好的与地层结合，提供更好的锚抓力，提高抛锚成功率，保证就位安全和大型设施安全。
附图说明
29.图1为现有技术中的常规抛锚图；
30.图2为利用本发明方法的基圆水下障碍物抛锚图；
31.图3为利用本发明方法的基圆水上障碍物抛锚图；
32.图4为实施例中步骤1对应示意图；
33.图5为实施例中步骤2对应示意图；
34.图6为实施例中步骤4对应示意图；
35.图7为实施例中步骤5对应示意图；
36.图8为实施例中步骤6对应示意图。
37.对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，可以根据以上附图获得其他的相关附图。
具体实施方式
38.下面通过具体的实施例对本发明的技术方案作进一步的说明。
39.实施例
40.一种自升式平台基圆式抛锚方案设计方法，按照下述步骤进行：
41.步骤1，按照就位技术要求确定自升式平台与对接平台相对位置，艏向为314
°
，如图4所示；
42.其中，自升式平台与对接平台相对位置由就位方案确定，技术要求在就位设计方案中确定；
43.步骤2，以自升式平台船体中心线与船尾交点为圆心，做半径700米的圆，如图5所示；
44.其中，自升式船体中心线是根据船体图纸绘制的船体简图的轴对称线；
45.步骤3，以自升式平台艏向为船体中心线方向，画出方向箭头，定义为艏向线；
46.步骤4，设计4个锚，以艏向线为基准，两个前锚即船艏两个锚，无水上水下障碍物，以艏向线为起始，即0
°
，两条锚线与艏向线夹角为45
°
，如图6所示；
47.步骤5，以船艏线为基准，右后锚抛锚方向周围海底有管线电缆，以艏向线为起始0
°
，在74
°‑
104
°
范围内划定右后锚对应圆弧段，以该段圆弧上的点引管线和电缆的垂线，最后确定99
°
方向为最合适，即距离管线电缆安全距离满足，拉力最大化，如图7所示；
48.步骤6，左后锚方向有水上平台，不能抛，只能拴锚，因为，障碍物近端腿拴锚角度和收放锚拉力不符合要求，最终拴锚在障碍物远端桩腿，拴锚角度在35
°
，如图8所示。
49.为了易于说明，实施例中使用了诸如“上”、“下”、“左”、“右”等空间相对术语，用于说明图中示出的一个元件或特征相对于另一个元件或特征的关系。应该理解的是，除了图中示出的方位之外，空间术语意在于包括装置在使用或操作中的不同方位。例如，如果图中的装置被倒置，被叙述为位于其他元件或特征“下”的元件将定位在其他元件或特征“上”。因此，示例性术语“下”可以包含上和下方位两者。装置可以以其他方式定位(旋转90度或位于其他方位)，这里所用的空间相对说明可相应地解释。
50.而且，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个与另一个具有相同名称的部件区分开来，而不一定要求或者暗示这些部件之间存在任何这种实际的关系或者顺序。
51.以上对本发明进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。